汽车的基本性能

关于汽车的基本性能一、汽车的动力性

1.汽车的动力性指标①最高车速Vmax

在良好的水平路面上（沥青、混凝土），汽车能达到的最高行使速度。客车90—100km/h

轿车150—200km/h②汽车的加速时间

原地起步加速时间：由静止起步、换档加速至最高档时达到某予定车速所需时间。如：从0—100km/h轿车为10—25s

从0—70km/h大客车为30—40s

从0—65km/h大货车为50—60s超车加速时间：从某一中等速度全力加速至某一高速度所需的时间（以最高或次高档操作）。如：客车从20—70km/h50—60s③汽车的最大爬坡度ｉmax

汽车满载，以最低档在良好路面上能爬上的最大坡度%。如：αｉmax

南京IVECO45-10货车23.3°43.0%ZK6700WD24.0°44.5%第2页,共29页，2024年2月25日，星期天一、汽车的动力性其它指标：

比功率

Pemax/m

比扭矩

Temax/mPemax—发动机最大功率

Temax—发动机最大扭矩

m—汽车总质量2．驱动力—阻力平衡图为表征汽车的动力性，建立汽车的驱动力—阻力平衡图平衡图。 根据前进的汽车行驶条件，代入各项，得汽车的行驶方程：

Te·ｉg·ｉo·ηt∕rd=Ga·f+Ga·ｉ+СD·A·Vr２∕21.15+δo·Ga·j∕g≤G·ф

给定汽车的有关参数和发动机的外特性曲线，便可在同一座标系上做出驱动力—阻力平衡图。

第3页,共29页，2024年2月25日，星期天一、汽车的动力性

发动机的外特性是指发动机油门全开，发动机的扭矩、功率等参数随转速变化的关系。第4页,共29页，2024年2月25日，星期天一、汽车的动力性

当汽车匀速行使时Fj=0，在平路上Fi=0,图中Ⅳ档的Ft线与阻力线Ff+Fw的交点可对应找出最高车速（平路直线行使）。

第5页,共29页，2024年2月25日，星期天一、汽车的动力性由行使方程式出发：当匀速行驶时Fj=δo·Ga/g·j=0

则ｉ=1/Ga(Te·ｉｏ·ｉｇ·ηt/rd–Ga·f-СD·A·Vr２/21.15)

当平路行驶时Fi=Ga·ｉ=0

则ｊ=ｇ/Ga/δo(Te·ｉo·ｉg·ηt/rd-Ga·f-СD·A·Vr２/21.15)

由上述驱动力—阻力特性图可相应作出汽车的爬坡度、加速度曲线。

第6页,共29页，2024年2月25日，星期天一、汽车的动力性3.汽车的动力因数、动力特性图上述平衡图对具体车而言一个车一个样，不便相对比较，则设法排除汽车本身的总重力（质量），变成无量纲的参数进行比较、评价，则具有普遍性。动力因数：D=(Ft-Fw)/Ga∵Ft=Ff+Fi+Fw+Fj∴Ft-Fw=Ff+Fi+Fj=Ga·f+Ga·ｉ+δo·Ga·ｊ/g

D=(Ft-Fw)/Ga=f+ｉ+δo·ｊ/g

它是一个无量纲单位，其物理意义为：汽车单位总重力所具有的驱动力储备。由此式及驱动力-行驶阻力平衡图可做出动力特性图。第7页,共29页，2024年2月25日，星期天一、汽车的动力性动力性的分析：最高车速Vmax

在良好水平路面行驶，则ｉ=0；ｊ=0所以D=ｆ，图上f曲线与最高档D曲线交点对应出Vmax。爬坡度i爬坡时，ｊ=0，则D=ｆ+ｉ，ｉ=D-ｆ。即曲线D与ｆ间垂直距离即为各档的爬坡度ｉ值。加速度能力j加速时ｉ=0，则ｊ=ｇ/δ0(D-ｆ)即曲线Ｄ与ｆ之间的垂直距离的ｇ/δ0倍，即为各档的加速度值。上述为描述汽车动力性的基本理论和方法。第8页,共29页，2024年2月25日，星期天二、汽车的燃料经济性

1.评价指标我国和欧洲使用等速百公里油耗

Qs(l/hkm)。该值由产品定型实验实测得出。理论计算可以大致推出：

Qs=Ge×100/VaGe—发动机每小时耗油量（l/h）.Va—平均车速（km/h）.美国使用单位燃料消耗量行驶里程

MPG。

MilesperGallon(miles/USgal)。2.燃料经济性——等速百公里油耗Qs是汽车结构参数及使用因素的函数。在某一档位，一定道路上，Qs与Va的关系曲线Qs=f(Va)称为该车的燃料经济特性。第9页,共29页，2024年2月25日，星期天二、汽车的燃料经济性曲线最低点对应的速度为最经济车速Vi,Vi越接近常用车速越好。曲线越平坦越好。

第10页,共29页，2024年2月25日，星期天二、汽车的燃料经济性3.变工况油耗百公里油耗不是汽车的典型情况，实际运行情况常常包括：加速、减速、滑行、停车、起步等，各国制定了典型的循环行使实验工况。我国制定有：货车六工况；客车四工况；轿车十五工况等。按规定循环行驶几个循环，测出油耗量，换算成百公里油耗值。第11页,共29页，2024年2月25日，星期天三、汽车的制动性能从安全角度出发，汽车应具备良好的制动性能。1.评价指标：制动效能：在良好路面上以一定初速度行驶，从开始制动到停车的 制动距离（或制动减速度）。制动效能的恒定性：制动器的抗热衰退性能，即连续制动，制动器 温度升高后，其制动效应的保持程度。方向稳定性：汽车按给定轨迹行驶，制动时不发生跑偏、侧滑以及 失去转向能力的性能。（1）制动前（切断动力滑行）车轮的以角速度ωw向前滚动车轮随汽车前进速度Va.Va=ωw×ｒd

车轮的垂直负荷W

地面的垂直反力Z第12页,共29页，2024年2月25日，星期天三、汽车的制动性能（2）开始制动

车轮受到制动力矩Mμ(与旋转方向相反)。由于汽车的惯性力，车桥对车轮产生推力T，使车轮向前平动，其速度为Vw。制动过程中Va和Vw是不等的,因而造成了车轮的滑移。车轮的滑移率：Ｓ=(Vw-Va)/Vw=(Vw-ｒd·ωw)/Vw×100％

车轮在滑移时，在其接地点A处，路面给车轮一个力ＦB，即为制动力。ＦB=Mμ/ｒd

路面能给车轮提供的制动力ＦB受附着力的限制，即ＦB≤Ｆφ=Ｚ·Φ。当S=15％—20％时，Φ值最大。当S=100％时，车轮抱死。第13页,共29页，2024年2月25日，星期天三、汽车的制动性能3.汽车的制动效能①制动减速度汽车受制动力ＦB，做减速运动，制动减速度ｊB。ＦB=ｊB·Ｇa/ｇＧa—整车重力。定义制动强度ＱB：ＱB=ｊB/ｇ=ＦB/Ｇa——无量纲(4-3)

则制动减速度：ｊB=ＱB·ｇ=ＦB·ｇ/Ｇa(4-4)

紧急制动，车轮未抱死时，制动力最大值：ＦBmax=Φ·Ｇa

代入4-3ＱBmax=Φ

代入4-4ｊBmax=Φ·ｇ一般要求：轿车ｊBmax=0.9—1.0ｇ货车ｊBmax=0.6ｇ

第14页,共29页，2024年2月25日，星期天三、汽车的制动性能②制动距离Ｓ我国交通管理部门规定，车速为30km/h时：轿车Ｓ≤6m

轻型货车Ｓ≤7m

中型货车Ｓ≤8m

重型货车Ｓ≤12m③制动效能的恒定性制动器抗热衰退性，国际标准草案ISO/DIS6597规定：

ⅰ.以一定的车速连续制动15次。

ⅱ.每次制动强度ＱB=0.3（减速度3m/ｓ２）。

ⅲ.最后一次制动效能不低于冷制动效能的60%。第15页,共29页，2024年2月25日，星期天三、汽车的制动性能4.制动时汽车方向的稳定性①制动时出现下列现象称为失去稳定性：跑偏：制动时汽车自行向左、右偏驶；侧滑：制动时汽车一轴或两轴发生横向移动。前轮失去导向能力：弯道转向时制动，汽车不按原轨迹行使，沿切线驶出；直行时打方向盘制动，汽车不转弯仍直行。汽车在制动时失去稳定性，将导致安全事故。②保证汽车制动方向稳定性的措施：合理分配前、后轴制动器的制动力；不能出现后轮抱死，或先于前轮抱死的情况——防止侧滑。尽量不出现前轮抱死或前后轮都抱死的情况——维持转向能力。最理想的情况是：在制动过程中，防止任何车轮抱死，即各轮都处于滚动状态。近年发展起来的制动防抱死系统—ABS系统。

“Anti-lockBrakeSystem”第16页,共29页，2024年2月25日，星期天四、汽车的操纵稳定性和行使平顺性

跟其他商品相比，汽车既有其共性，又有其特性。共性：对产品的质量、性能、寿命提出要求。特性：汽车作为载人交通工具，要将人—车合为一体来评价质量、性能、寿命。汽车产品的直观性质：动力、经济性——产品的高效、节能品质；排放、噪声——产品与环境的关系；耐久性——产品的使用寿命。汽车产品的内含性质：随着社会发展，技术进步，人们对产品提出更好且不那麽直观的要求。

操纵方便、灵活、安全；

乘座舒适。这两个性质不象其它性质可以直观评价，必须将其固有性质和人联系在一起进行研究和评价，这就是本节要讨论的内容。第17页,共29页，2024年2月25日，星期天四、汽车的操纵稳定性和行使平顺性1.汽车的操纵稳定性

(1)操稳性概念：汽车的操稳性尚无完整、明确定义，人们公认的概念：正确遵循驾驶员操作命令，按给顶方向行驶——操作性。行使中能抵抗外界干扰，保持稳定行驶——稳定性。

(2)汽车行驶时的空间运动

在O-XYZ坐标系中。直线运动：沿X—纵向运动；沿Y--横向运动；沿Z--垂直运动。转动：绕X--侧倾运动；绕Y--俯仰运动；绕Z--横摆运动。则汽车将在这六个自由度上产生:线位移；角位移；线速度；角速度；加速度。第18页,共29页，2024年2月25日，星期天四、汽车的操纵稳定性和行使平顺性(3)汽车行驶的动态过程汽车行驶中，前述运动参数不断变化，其原因来自两方面：

a.行驶中来自外界的干扰——迎面风阻、侧面风、路面不平度。

b.驾驶员施加的操纵动作。对动态过程：

a.稳态响应——如打方向盘固定位置不变。

b.瞬态响应——打方向盘，迅速复位。

c.频率特性——与频率有关物理量的变化。动态过程的研究很深入，主要采用试验方法，GB6323-94包括六项实验：

a.稳态回转试验

b.转向回正试验

c.转向轻便性试验

d.方向盘转角阶跃输入，瞬态响应试验。

e.方向盘转角脉冲输入，瞬态响应试验。

f.蛇行试验。第19页,共29页，2024年2月25日，星期天四、汽车的操纵稳定性和行使平顺性(4)汽车的稳态回转响应（典型）汽车以一定速度沿圆周转向行驶；

a.假定车轮无侧向变型。汽车的转向半径R完全取决于前轮的偏转角，而与车速无关。第20页,共29页，2024年2月25日，星期天四、汽车的操纵稳定性和行使平顺性b.实际工况是汽车在转弯时，轮胎在外力作用下，将发生侧向弹性变形，使其前进方向不再沿自身的旋转平面，而与旋转平面成一夹角α—称为侧偏角。

其中前轴侧偏角α1，后轴侧偏角α2，前轮偏转角δ

此时的转弯半径：R=L/tg[δ-(α1-α2)]

从式中可以看出R是δ、α1、α2的函数。打方向盘后δ是常数，α1、α2与轮胎侧向力——离心力——车速有关。∴R=f(V)第21页,共29页，2024年2月25日，星期天四、汽车的操纵稳定性和行使平顺性

前轮偏转角δ一定时：

a.当α1＝α2时，δ-(α1-α2)＝δ，R与车速无关——称为中性转向。

b.当α1＞α2时，δ-(α1-α2)＜δ，R随车速升高而增大——称为不足转向。

c.当α1＜α2时，δ-(α1-α2)＞δ，R随车速升高而减小——称为过多转向。一般认为：具有适度的不足转向度，汽车有良好的操纵稳定性。第22页,共29页，2024年2月25日，星期天四、汽车的操纵稳定性和行使平顺性2.汽车的行驶平顺性（1）行驶平顺性的含意

a.汽车在行驶中，保持乘员所处的振动环境具有一定的舒适度：行驶中能保持正常的活动（吃、喝、读、写、说）；到达目的地后能保持良好的健康及心理状态。

b.行使中能保持运载货物的完好外形及性能。（2）人体对振动的反应人体对振动的反应是十分复杂的过程，除客观反应（振动频率、振动强度）外，还有主观反应（心理状态、生理状态）。目前对采用“心理物理量”的评价进行了研究，但还没有公认的评价指标。所以采用主观感觉为依据。经大量统计、研究，发现有共同规律：

a.人体对振动最敏感的频率范围：

垂直振动：4—8Hz。

水平振动：1—2Hz。即在这些频率上，人体的胸——腹系统（心脏、胃）会出现共振，使人感到不适。第23页,共29页，2024年2月25日，星期天四、汽车的操纵稳定性和行使平顺性b.对于同样的暴露时间（连续承受振动时间）

频率为2.8Hz以下的振动：水平振动的容许强度（加速度值）低于垂直振动。

频率在2.8Hz以上的振动：水平振动的容许强度高于垂直振动。综合大量研究，ISO提出国际标准：ISO2631-1978(E)《人体承受全身振动的评价指南》。(3)“指南”指出了1—80Hz振频范围内，人体对振动反应的三种感觉界限：

暴露极限：人体可以承受振动量的上限，在此限内人体将保持健康和安全。

疲劳降低工效限：驾驶员承受的振动在此限内，能保持正常操作。

舒适降低界限：在此限内，人在车上感觉良好，能维持正常活动，吃、读、写等。第24页,共29页，2024年2月25日，星期天四、汽车的操纵稳定性和行使平顺性(4)评价指标：a.加速度加权均方根值将1—80Hz范围内的振动1/3倍频带上，不同频率成份的振动，折算后等效于人体最敏感的频率上（垂直4-8Hz，水平1-2Hz）。

σw=Σ(Wi·σi)２(m/s２)Wi—频率加权因子。

σi—第i个1/3倍频带上加速度均方根值。b.等效均值Ｌeq(以对数形式表示的σw)。Ｌeq=20ｌg·σw/10ˉ６（dB）c.降低